袋装砂围堰龙口合龙施工技术

2021-11-24秦学谢亭亭中交水利水电建设有限公司

珠江水运 2021年7期

◎ 秦学谢亭亭中交水利水电建设有限公司

1.工程概况

1.1 工程简介

钦州港东航道扩建工程（一期）吹填区平整工程一标段围堰工程为袋装砂斜坡堤结构，新建6条围堤，总长4 497m，其中东1堤、南1堤为永久性建筑，设计重现期为50年一遇，A、B、C、D堤为准永久性建筑，周边陆域形成后为隔堤，设计重现期为25年一遇。工程形成围区面积73.76×104m2。

1.2 水文地质条件

（1）潮汐性质及潮型、潮位特征值：本地区潮型为不正规全日潮型，其主要特征表现为：大潮汛时潮汐一天一涨落，小潮汛时一天两次涨落，据资料统计，一个月一天一次涨落时间约为19～25天。

（2）设计水位：设计高水位为2.82 m（8 5高程），设计低水位为-1.46m，极端高水位为3.91m极端低水位为-2.75m。

（3）潮流：本地区潮流为往复流，其流向基本为南北向，潮流以全日潮为主，潮流流速的分布为近岸大于外海，表层大于底层。钦州湾内涨潮平均流速为0.08～0.28m/s，最大流速为0.54m/s；落潮平均流速为0.09～0.55m/s，最大流速为0.95m/s。

（4）工程地质：根据工程地质勘查报告，本工程表层1～2m为淤泥质土，标准灌入击数＜1击，不能作为持力层；以下为粉质黏土层，该土层承载力较好，可作为持力层。考虑到龙口合龙时需短期加高至设计标高，要求基础有较大承载力，否则存在不均匀沉降等各种问题，施工时先进行基槽清淤，将淤泥质土挖除后再进行软体排、袋装砂施工。

1.3 龙口段平面布置及断面结构形式

龙口原计划布置在东1 堤，因考虑到东1堤面向外海，掩护条件较差，且中石油输油管路布置在东1堤、D堤，这两条堤需优先施工。综合以上考虑，将龙口段布置在B堤K0+150～K0+300处，共150m。龙口段底口宽度1 20 m，上口宽度150m，两侧坡比1∶2，为防止端头冲刷，在端头处铺设350g机织复合布；底部为250m×110m的砂肋软体排护底，外侧施工0.8m厚的护底抛石、1.4m厚的袋装碎石倒滤层及500～600kg块石护坡，内侧吹填护堤砂。

2.龙口合龙时间选择

龙口合龙应避开恶劣气候，风、浪、涌较小，同时根据潮汐规律，选择良好的潮汐时间段。龙口合龙优先选择小潮汛时施工，该时段潮差较小，通过龙口进出围堰的水量较小，流速较小，有利于合龙施工。同时合龙后堤身断面加高加固施工时间充足，可避免龙口过水风险。根据潮汐预报表，项目部将龙口合龙时间定为2020年9月26日～10月5日，该时段钦州海域西南季风期已过，以北风风浪为主有利于现场施工。

3.龙口合龙施工部署

龙口工程是围堰施工期的重要临时工程，龙口的设置使施工期内潮水可自由出入围堰，使围堰内外侧基本无水位差，围堰因不承受侧向压力，才得以顺利加高施工。龙口合龙是围堰施工的关键工序，其能否顺利实施关系到工程工期长短及工程造价，且合龙时涉及到大规模的设备投入、人员投入，在合龙前需根据工程情况进行周密的技术论证。

龙口合龙施工应制定详细计划，明确各节点要求。根据合龙时间，项目部将龙口合龙分三个阶段，明确各阶段完成节点要求，同时为防止合龙期水流对底层袋体的冲刷，采用了强度更高、防冲刷能力更强的机织布作为袋体材料。又针对不同阶段风险分别准备了不同数量的备用袋体，防止施工过程中出现爆袋等情况。

第一阶段：9月26～10月1日之前，将除龙口段以外的堤段加高到设计标高，龙口段150m采用平堵工艺，底部抬高到-2.0m标高，达到合龙前条件。袋装砂工程量为196m2（-2.0m以下断面面积）×150m（断面长度）=29400m3；采用抗冲刷能力较强的350g/m2机织布加工袋体，投入2个班组从龙口两侧向中施工，每个班组每日至少可完成袋装砂4000m3。

第二阶段：10月2～3日，龙口两侧采用立堵工艺，同步收拢施工至设计标高，龙口剩80m宽，同时80m处标高抬至-1.0m。袋装砂工程量为20m2（-2.0m～-1.0m断面面积）×150m（断面长度）+75m2（-1.0m～+5.0m断面面积）×70m（断面长度）=8250m3；采用抗冲刷能力较强的350g/m2机织布加工袋体；组织3个班组，投入2个班组（其中1个备用）从龙口两侧向中间施工，每个班组每日至少可完成袋装砂4000m3。

第三阶段：10月4～5日，龙口断流完成合龙并加高至+3.0m以上。袋装砂工程量为49m2（-1.0m～+3.0m断面面积）×80m（断面长度）=3200m3，投入3个班组，争取尽快断流，断流后全面抬高袋装砂标高。

4.保证措施

4.1 龙口合龙前措施

（1）合龙前应保证龙口底部未被水流冲刷，避免增加合龙难度。9月26日前龙口段软体排铺设完毕，除龙口段，袋装砂加高至+5.0m标高。

（2）抓紧进行其余堤段的理坡施工，增加堤身整体稳定行。截止到9月30日基本完成东1堤、南1堤外侧理坡施工。

（3）加强堤身巡查，对堤身薄弱处进行加固处理，避免龙口合龙后在侧向水压力作用下薄弱点出现透水垮塌险情。

（4）测量水位，对比潮汐预报表水位与实际水位的差值，为确定开始合龙时间提供依据。经测量，潮汐预报表预测的最低潮时间、最高潮时间基本与实际相符，预报潮位与实际潮位误差小于20cm。

（5）观察龙口处水流的换流情况、流速情况以及平流时间，预判开始合龙最佳时间。根据观察结果，项目部将龙口合龙开始时间确定在10月4日13：00（最低潮前1小时）。

（6）根据龙口合龙施工强度，组织好采运砂船队及工人；对合龙用的所有材料都备足余量。

（7）做好合龙后外侧抛石护坡、内侧加固等相关准备工作。

4.2 龙口加固施工及后续防护措施

龙口断流及封堵完成后围区内水位基本固定，但外侧水位随潮水回落，易形成较大的内外水位差。此阶段龙口结构最为危险，需做好防护措施以确保堤身安全。

（1）龙口断流后，断面加高加固需快速、连贯施工，最短时间巩固现有成果。继续加高至高潮位以上，确保高潮位时砂袋不过水，一旦过水龙口有被冲开的风险。

（2）龙口加高完毕后在堤内侧铺设一层无纺布，并在内侧抛填护堤砂，延长堤身渗径，实现闭气，防止渗透破坏，同时可加强堤身稳定。

（3）龙口加高完毕后尽快完成外侧碎石倒滤层及护坡施工，增加断面强度，提高龙口的稳定性；

（4）龙口合龙完毕后围堰薄弱环节容易出现流砂、透水等问题，需在最低潮时巡视，观察堤身安全情况，发现透水等问题及时处置。

（5）加强堤身沉降、位移观测，监测堤身安全。

5.龙口合龙实施

9月26日开始实施龙口合龙第一阶段施工，第一阶段施工于9月30日完成。10月1日对龙口进行测量摸底，第一阶段完成袋体基本未被冲刷。10月2日下午～10月3日顺利实施龙口合龙第二阶段施工。10月4日13：0 0龙口水流逐渐变缓，具备铺砂袋条件，现场分3个班组同时进行铺砂袋施工；14：00最低潮，潮位-0.26m，底层袋均已铺开并进行充砂作业，其中有1个袋体因充灌袋体速度过快而爆袋，但由于处置得当，迅速铺设新袋体进行充灌；15：00潮高-0.24m，底层袋充灌完毕，砂袋基本出水；16：00潮高+0.02m砂袋标高达到+0.15m，实现龙口断流，龙口合龙基本成功。